JP4687255B2 - Steel plate manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、超微細なフェライト組織を有する鋼板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a steel sheet having an ultrafine ferrite structure.
近年、自動車の軽量化、建築物の高層化等のニーズに対応し鋼材の高強度化が求められている。一般的に鋼材の強度を上げると靭性が低下するが、結晶粒微細化による強化の場合、靭性を低下させずに強度を向上させることが可能であり、種々の結晶粒微細化技術が提案されている。 In recent years, there has been a demand for increasing the strength of steel materials in response to needs such as weight reduction of automobiles and high-rise buildings. In general, increasing the strength of steel materials decreases toughness, but in the case of strengthening by grain refinement, it is possible to improve strength without reducing toughness, and various grain refinement techniques have been proposed. ing.
その一つとして、大圧下加工を行うことにより結晶粒が微細化することが知られており、その際には、例えば平均粒径３〜４μｍ以下の超微細粒組織を得るためには、１パスで５０％以上の圧下が必要であるといわれている。 As one of them, it is known that crystal grains are refined by carrying out processing under large pressure. In this case, in order to obtain an ultrafine grain structure having an average grain size of 3 to 4 μm or less, for example, 1 It is said that a reduction of 50% or more is necessary in the pass.
例えば、Ａｒ3変態点以上の温度で、５０％以上のアンビル圧縮加工を行い、ついで冷却することにより平均粒径３μｍ以下のフェライトを母相とする超微細組織鋼を製造する方法が示されている（例えば、特許文献１参照。）。 For example, it shows a method of producing an ultrafine structure steel having a ferrite having an average particle diameter of 3 μm or less as a parent phase by performing anvil compression processing of 50% or more at a temperature not lower than the Ar 3 transformation point and then cooling. (For example, refer to Patent Document 1).
また、Ａｒ3変態点近傍で合計圧下率８０％以上の圧延を行い、微細粒高強度熱延鋼帯を製造する方法が示されている（例えば、特許文献２参照。）。
しかしながら、上記の特許文献１、２に記載の方法では、それを熱延鋼板の製造ラインに適用して超微細組織を有する鋼板を製造しようとした場合に、圧延設備に多大な負荷がかかることは必須である。その結果、操業管理や設備保全の面で重大な問題を生じる可能性がある。
However, in the methods described in
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、熱延鋼板の製造ラインにおいて、圧延設備に多大な負荷をかけることなく、最終フェライト粒径が３μｍ以下となる微細フェライト組織を有する鋼板を製造することができる鋼板の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a production line for hot-rolled steel sheets, a fine ferrite structure having a final ferrite grain size of 3 μm or less without imposing a great load on rolling equipment. It aims at providing the manufacturing method of the steel plate which can manufacture the steel plate which has.
本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った結果、熱延鋼板の製造ラインにおいて、熱間鋼（粗圧延工程後の粗バーまたは薄スラブ）に対する仕上圧延後の冷却条件を適切に調整することにより、圧延設備に多大な負荷をかけるような大圧下圧延を行わずとも、微細なフェライト組織を有する鋼板の製造が可能であることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have determined the cooling conditions after finish rolling for hot steel (coarse bar or thin slab after rough rolling process) in a hot-rolled steel sheet production line. It has been found that by adjusting appropriately, it is possible to produce a steel sheet having a fine ferrite structure without carrying out a large rolling reduction that places a great load on the rolling equipment.
本発明は、上記の知見に基づいてなしたものであり、以下の特徴を有する。 The present invention has been made based on the above findings and has the following characteristics.
［１］熱間スラブに粗圧延機により複数パスの板厚方向の圧下を加えて粗バーとする粗圧延工程と、該粗バーをＡｒ ３ 変態点以上の温度から、Ａｅ １ 変態点以下の温度に冷却する急速冷却工程と、該冷却により変態完了した粗バーを加熱してオーステナイトへ逆変態させる急速加熱工程と、該加熱した粗バーを、Ａｒ３変態点以上の温度にて１パスあるいは複数パスの板厚方向の圧下を加えて鋼板とする仕上圧延工程と、前記仕上圧延工程の後、０．４秒以内に冷却を開始し、７００℃／秒以上の冷却速度で（Ａｅ３変態点−２００℃）以下の温度へ鋼板を冷却する急速冷却工程とを有することを特徴とする鋼板の製造方法。 [1] A rough rolling step in which a hot rolling slab is subjected to a plurality of passes in the plate thickness direction by a rough rolling machine to form a rough bar, and the rough bar is heated to a temperature not lower than the Ar 3 transformation point and not higher than the Ae 1 transformation point. A rapid cooling step of cooling to a temperature, a rapid heating step of heating the coarse bar that has been transformed by the cooling to reversely transform it into austenite, and the heated coarse bar at a temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point. After the finishing rolling step of applying a reduction in the plate thickness direction of a plurality of passes to form a steel plate, cooling is started within 0.4 seconds after the finishing rolling step, and at a cooling rate of 700 ° C./second or more (Ae 3 transformation) A rapid cooling step of cooling the steel sheet to a temperature of point −200 ° C. or lower.
［２］熱間スラブに板厚方向の圧下を加えて粗バーとする粗圧延工程における板厚方向の圧下を加える手段の少なくとも一部として、熱間スラブを上下に挟んだ金型で圧下する鍛造型圧下装置を用いることを特徴とする前記［１］に記載の鋼板の製造方法。 [ 2 ] The hot slab is squeezed with a die sandwiching the hot slab vertically as at least part of the means for applying the rolling reduction in the plate thickness direction in the rough rolling process by applying a reduction in the thickness direction to the hot slab. The method for producing a steel plate according to [1 ], wherein a forging die reduction device is used.
本発明によれば、熱延鋼板の製造ラインにおいて、圧延設備に多大な負荷をかけることなく、最終フェライト粒径が３μｍ以下となる微細なフェライト組織を有する鋼板を製造することが可能である。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is possible to manufacture the steel plate which has a fine ferrite structure | tissue whose final ferrite particle size is set to 3 micrometers or less, without imposing big load on a rolling mill in the production line of a hot-rolled steel plate.
本発明の実施形態を以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below.
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態は、本発明において微細なフェライト組織を有する鋼板を製造するための基本となる考え方を示すためのものである。
(First embodiment)
The first embodiment of the present invention is intended to illustrate the basic idea for manufacturing a steel sheet having a fine ferrite structure in the present invention.
図２は、本発明の第１の実施形態において用いる熱延鋼板の製造設備の説明図であり、連続鋳造設備にて鋳造された熱間スラブから熱延鋼板を製造する設備である。 FIG. 2 is an explanatory view of a hot-rolled steel sheet manufacturing facility used in the first embodiment of the present invention, which is a facility for manufacturing a hot-rolled steel plate from a hot slab cast in a continuous casting facility.
図２に示す熱延鋼板の製造設備は、連続鋳造装置１により鋳造された熱間スラブ３を所定の板厚まで減厚する仕上圧延機７と、仕上圧延直後の熱延鋼板に所定の温度まで急速冷却を施す急速冷却装置８と、急速冷却後の熱延鋼板の巻取り温度を調整するための冷却装置９と、熱延鋼板を巻取るためのコイラー１０とを備えている。
The hot-rolled steel sheet manufacturing equipment shown in FIG. 2 includes a finishing mill 7 for reducing the thickness of the hot slab 3 cast by the
ここで、急速冷却装置８は、仕上圧延後のオーステナイトの再結晶、回復が進行し、オーステナイト組織が粒成長により粗大化してしまうことを防ぐため、極力仕上圧延機７の出側直近に配置することが望ましい。
Here, the
また、材質調整の観点からは、コイラー１０に巻取る際の温度も重要であり、そのために、ここでは、コイラー１０の直前に巻取り温度調整用の冷却装置９を配置している。
Further, from the viewpoint of adjusting the material, the temperature at the time of winding around the
なお、本実施形態における連続鋳造後の熱間スラブ３は、約３０〜５０ｍｍの板厚の薄スラブであり、連続鋳造装置１から直送される。
In addition, the hot slab 3 after the continuous casting in the present embodiment is a thin slab having a thickness of about 30 to 50 mm, and is sent directly from the
上記のように構成された熱延鋼板の製造設備を用いて、微細なフェライト組織を有する鋼板を製造する手順を以下に述べる。 A procedure for manufacturing a steel sheet having a fine ferrite structure using the hot-rolled steel sheet manufacturing equipment configured as described above will be described below.
（１．１）まず、鋳造後直送された熱間スラブ３に、Ａｒ3変態点以上の温度（通常は１１００〜１２５０℃）において、仕上圧延機７により１パスまたは複数パスの板厚方向の圧下を加えて、所定の板厚の鋼板へ仕上圧延する（仕上圧延工程）。
なお、図２では、複数台の圧延スタンドからなる仕上圧延機にて仕上圧延するようになっているが、スラブ厚から仕上板厚への圧下量等に応じて、１台の圧延スタンドからなる仕上圧延機にて仕上圧延する場合もある。
(1.1) First, the hot slab 3 directly fed after casting is subjected to a one-pass or multiple-pass thickness direction by a finishing mill 7 at a temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point (usually 1100 to 1250 ° C.). A reduction is applied and finish rolling to a steel plate having a predetermined thickness (finish rolling step).
In FIG. 2, finish rolling is performed by a finishing mill composed of a plurality of rolling stands. However, according to the amount of reduction from the slab thickness to the finishing plate thickness, etc., it is composed of one rolling stand. In some cases, finish rolling is performed by a finish rolling mill.
（１．２）次に、仕上圧延機７で仕上圧延された鋼板に対して、仕上圧延機７出側に位置する急速冷却装置８にて、仕上圧延終了後０．４秒以内に冷却を開始し、７００℃／秒以上の冷却速度で、（Ａｅ3変態点−２００℃）以下の温度へ冷却する（急速冷却工程）。
(1.2) Next, the steel sheet finish-rolled by the finish rolling mill 7 is cooled within 0.4 seconds after finishing rolling by the
（１．３）最後に、急速冷却装置８で急速冷却された鋼板について、冷却装置９にて所定の巻取り温度となるように調整冷却を行い、コイラー１０にて巻取る（巻取り工程）。
なお、冷却装置９による調整冷却は必ずしも必要ではなく、急速冷却装置８単独で材質造り込み上に必要な所定温度への冷却が可能である場合には、急速冷却装置８での冷却後に直接巻取ってもよい。
(1.3) Finally, the steel sheet rapidly cooled by the
Regulated cooling by the
上記のようにして、Ａｒ3変態点以上の温度にて１パスまたは複数パスの板厚方向の圧下を加える仕上圧延によって圧延された鋼板に対して、仕上圧延終了後０．４秒以内に冷却を開始し、７００℃／秒以上の冷却速度で、（Ａｅ3変態点−２００℃）以下の温度まで冷却することにより、オーステナイト再結晶粒の成長または回復の進行が抑制されるとともに、フェライト変態が促進され、フェライトの粒成長が抑制される。これにより、平均粒径が３μｍ以下の微細フェライト組織が得られる。さらに、冷却停止温度を（Ａｅ3変態点−２５０℃）より低くすると、微細なフェライト組織が得られるだけでなく、フェライトとパーライトやベイナイトまたはマルテンサイトの混相組織を得ることもでき、各種の機械的性質を満足する鋼板の製造も可能である。これに対して、冷却停止温度が（Ａｅ3変態点−２００℃）より高い場合は、冷却停止後のフェライトの粒成長が無視できなくなり、所望の微細フェライト組織が得られない。図１は、上記のような冷却停止温度とフェライト粒径の関係の一例を示すものである。 As described above, the steel sheet rolled by finish rolling that applies a reduction in the thickness direction of one pass or multiple passes at a temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point is cooled within 0.4 seconds after finishing the finish rolling. Is started at a cooling rate of 700 ° C./sec or more to a temperature of (Ae 3 transformation point−200 ° C.) or less, and the progress of growth or recovery of austenite recrystallized grains is suppressed, and ferrite transformation Is promoted, and ferrite grain growth is suppressed. Thereby, a fine ferrite structure having an average particle diameter of 3 μm or less is obtained. Furthermore, when the cooling stop temperature is lower than (Ae 3 transformation point −250 ° C.), not only a fine ferrite structure can be obtained, but also a mixed phase structure of ferrite and pearlite, bainite or martensite can be obtained. It is also possible to produce steel plates that satisfy the desired properties. On the other hand, when the cooling stop temperature is higher than (Ae 3 transformation point −200 ° C.), ferrite grain growth after the cooling stop cannot be ignored, and a desired fine ferrite structure cannot be obtained. FIG. 1 shows an example of the relationship between the cooling stop temperature and the ferrite grain size as described above.
なお、仕上圧延終了後の冷却開始時間は、再結晶粒の成長または回復の進行の抑制のため、０．４秒より短ければ短いほど好ましい。また、冷却速度は、フェライト変態の促進、粒成長抑制のため、７００℃／秒より速ければ速いほど好ましい。 The cooling start time after finishing rolling is preferably shorter than 0.4 seconds in order to suppress the progress of recrystallization grain growth or recovery. Further, the cooling rate is preferably as high as possible at 700 ° C./second or more in order to promote ferrite transformation and suppress grain growth.
以上のようにして、この実施形態においては、圧延設備に多大な負荷をかける大圧下圧延を行わずとも、平均粒径が３μｍ以下の微細フェライト組織を有する鋼板を得ることができる。 As described above, in this embodiment, a steel sheet having a fine ferrite structure with an average grain size of 3 μm or less can be obtained without performing large-pressure rolling that places a great load on the rolling equipment.
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態として、前述の第１の実施形態におけるよりもさらに微細なフェライト組織を有する鋼板が製造される場合について述べる。すなわち、第１の実施形態に比べて板厚の厚い熱間スラブを用い、スラブ厚から仕上板厚までの圧下量を大きくすることによって、仕上圧延後のオーステナイトがより細粒化されるようにしたものである。
(Second Embodiment)
As a second embodiment of the present invention, a case will be described in which a steel sheet having a finer ferrite structure than that in the first embodiment is manufactured. That is, by using a hot slab having a thick plate thickness as compared with the first embodiment, and increasing the reduction amount from the slab thickness to the finished plate thickness, the austenite after finish rolling is made finer. It is a thing.
図３は、本発明の第２の実施形態において用いる熱延鋼板の製造設備の説明図であり、連続鋳造設備にて鋳造された熱間スラブから熱延鋼板を製造する設備である。 FIG. 3 is an explanatory view of a hot-rolled steel sheet manufacturing facility used in the second embodiment of the present invention, which is a facility for manufacturing a hot-rolled steel plate from a hot slab cast in a continuous casting facility.
図３に示す熱延鋼板の製造設備は、連続鋳造装置１により鋳造された後、直送または加熱炉２にて再加熱された熱間スラブ３を所定の板厚の粗バーに圧延する粗圧延機４と、粗圧延直後の粗バーに急速冷却を施す急速冷却装置（第１急速冷却装置）５と、急速冷却された粗バーに所定の温度まで急速加熱を施す急速加熱装置６と、この急速加熱された粗バーを所定の板厚まで減厚する仕上圧延機７と、仕上圧延直後の熱延鋼板に所定の温度まで急速冷却を施す急速冷却装置（第２急速冷却装置）８と、急速冷却後の熱延鋼板の巻取り温度を調整するための冷却装置９と、熱延鋼板を巻取るためのコイラー１０とを備えている。
The hot-rolled steel sheet manufacturing facility shown in FIG. 3 is a rough rolling process in which a hot slab 3 which is cast directly by a
ここで、粗圧延機４は、１台または複数台の圧延機により熱間スラブ３を所定の厚さの粗バーへ圧延するものである。また、熱間スラブの幅を調整するための幅圧下装置が加熱炉３と粗圧延機４の間あるいは粗圧延機４の圧延機間にあってもよい。 Here, the rough rolling mill 4 rolls the hot slab 3 into a rough bar having a predetermined thickness by one or a plurality of rolling mills. Further, a width reduction device for adjusting the width of the hot slab may be provided between the heating furnace 3 and the rough rolling mill 4 or between the rolling mills of the rough rolling mill 4.
また、第１急速冷却装置５は、粗圧延直後の粗バーに急速冷却を行う装置である。この急速冷却装置５は、粗圧延直後に急速冷却を行うことができるように、粗圧延機４の出側直近に配置することが望ましい。
Moreover, the 1st
急速加熱装置６は、短時間で粗バーを８０℃／秒以上の昇温速度にて急速加熱できるように、通常、温度制御性のよい誘導加熱装置を用いる。また、粗バーのエッジを加熱するために、急速加熱装置６に隣接してエッジヒーターを設置してもよい。そして、第１急速冷却装置５と急速加熱装置６の間には、特に粗バー尾端部の温度低下を防止するための保熱カバーを設置してもよい。さらに、急速加熱装置６での加熱出力の制御は、急速加熱装置６の前後にそれぞれ設けられた温度計１１ａ、１１ｂにより計測された粗バーの表面温度から断面平均温度を算出し、粗バー全長および全厚に亘りＡｃ3変態点以上となるように、且つ、仕上圧延でのパススケジュールと圧延速度を考慮して、仕上圧延機出口にて所定の仕上温度が確保できるように、粗バーの先端から尾端にかけて加熱出力を調整すればよい。
The
第２急速冷却装置８は、仕上圧延終了直後の熱延鋼板に急速冷却を行うための装置であり、仕上圧延後のオーステナイトの再結晶、回復が進行し、オーステナイト組織が粒成長により粗大化してしまうことを防ぐため、極力仕上圧延機７の出側直近に配置することが望ましい。
The second
また、材質調整の観点からは、コイラー１０に巻取る際の温度も重要であり、そのために、ここでは、コイラー１０の直前に巻取り温度調整用の冷却装置９を配置している。
Further, from the viewpoint of adjusting the material, the temperature at the time of winding around the
図４は、本発明の第２の実施形態において用いる他の熱延鋼板の製造設備の説明図である。 FIG. 4 is an explanatory diagram of another hot-rolled steel sheet manufacturing facility used in the second embodiment of the present invention.
図４に示す熱延鋼板の製造設備は、図３に示す熱延鋼板の製造設備とほぼ同様の構成であるが、粗圧延機４の下流に、粗圧延機４で圧延後の熱間スラブ３に対して１回あたりの圧下率が５０％以上の板厚方向の圧下を加えることのできる板厚圧下プレス装置１２を備えている点が異なっている。
The hot-rolled steel sheet manufacturing facility shown in FIG. 4 has substantially the same configuration as the hot-rolled steel sheet manufacturing facility shown in FIG. 3, but the hot slab after being rolled by the roughing mill 4 downstream of the roughing mill 4. 3 is different in that a plate thickness
ここで、板厚圧下プレス装置１２は、熱間スラブ３を上下に挟んだ金型で圧下する鍛造型圧下装置であり、熱間スラブ３を順次送り出しながら金型を開閉するプレス動作を繰返し行い、熱間スラブ３の全長を所望の厚さへ加工する装置である。このような板厚圧下プレス装置によれば、圧延ロールを用いた従来の粗圧延とは異なり噛み込み限界がないため、１回当たりの圧下率が制約されず任意の大圧下も可能である。このような大圧下が可能な板厚圧下プレス装置を複数台設けてもよいし、粗圧延機４を用いずに板厚圧下プレス装置のみとしてもよい。
Here, the plate thickness
なお、図３、図４において、連続鋳造後の熱間スラブ３は、約９０〜３００ｍｍの板厚であり、連続鋳造装置１から直送されるか、または加熱炉２にて再加熱される。
3 and 4, the hot slab 3 after continuous casting has a thickness of about 90 to 300 mm, and is sent directly from the
上記のように構成された熱延鋼板の製造設備を用いて、より微細なフェライト組織を有する鋼板を製造する手順を以下に述べる。なお、この実施形態においては、第１急速冷却装置５と急速加熱装置６は使用しないので停止しておく。
A procedure for manufacturing a steel sheet having a finer ferrite structure using the hot-rolled steel sheet manufacturing equipment configured as described above will be described below. In this embodiment, the first
（２−１）まず、鋳造後、直送または加熱炉２にて再加熱された熱間スラブ３に、Ａｒ3変態点以上の温度（通常は１１００〜１２５０℃）において、粗圧延機４により１パスまたは複数パスの板厚方向の圧下を加えて、板厚が３０〜５０ｍｍ程度の粗バーとする（粗圧延工程）。
その際、圧下量や圧下によって与えられる歪分布の均一度等を考慮して、粗圧延機４による圧延パス数が決定される。また、これらのパス数は、粗圧延機４の圧延機設置台数や、リバースさせる回数により調整することができる。
なお、図４に示した製造設備を用いる場合には、粗圧延機４によりスラブ３を所定の板厚まで圧延した後、さらに板厚圧下プレス装置１２により圧下率５０％以上の板厚圧下を加えて、板厚３０〜５０ｍｍ程度の粗バーとする。
(2-1) First, a hot slab 3 directly cast or reheated in a
At that time, the number of rolling passes by the roughing mill 4 is determined in consideration of the amount of reduction and the uniformity of strain distribution given by the reduction. The number of passes can be adjusted by the number of rolling mills installed in the rough rolling mill 4 and the number of times of reverse rolling.
In the case of using the manufacturing equipment shown in FIG. 4, after rolling the slab 3 to a predetermined plate thickness by the rough rolling mill 4, the plate thickness reduction with a reduction rate of 50% or more is further performed by the plate thickness
（２．２）次に、粗バーに、Ａｒ3変態点以上の温度において、仕上圧延機７により１パスまたは複数パスの板厚方向の圧下を加えて、所定の板厚の鋼板へ仕上圧延する（仕上圧延工程）。 (2.2) Next, the rough bar is subjected to rolling in the plate thickness direction of one pass or a plurality of passes by a finish rolling machine 7 at a temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point, and finish rolling to a steel plate having a predetermined plate thickness. (Finish rolling process).
（２．３）次に、仕上圧延機７で仕上圧延された鋼板に対して、仕上圧延機７出側に位置する急速冷却装置８にて、仕上圧延終了後０．４秒以内に冷却を開始し、７００℃／秒以上の冷却速度で、（Ａｅ3変態点−２００℃）以下の温度へ冷却する（急速冷却工程）。
(2.3) Next, the steel plate finish-rolled by the finish rolling mill 7 is cooled within 0.4 seconds after finishing rolling by the
（２．４）最後に、急速冷却装置８で急速冷却された鋼板について、冷却装置９にて所定の巻取り温度となるように調整冷却を行い、コイラー１０にて巻取る（巻取り工程）。
なお、冷却装置９による調整冷却は必ずしも必要ではなく、急速冷却装置８単独で材質造り込み上に必要な所定温度への冷却が可能である場合には、急速冷却装置８での冷却後に直接巻取ってもよい。
(2.4) Finally, the steel sheet rapidly cooled by the
Regulated cooling by the
上記のようにして、比較的板厚の厚いスラブを用い、スラブ厚から仕上板厚までの圧下量を大きくすることによって、仕上圧延後のオーステナイトが第１の実施形態におけるよりも細粒化される。さらに、板厚圧下プレス装置１２による圧下率５０％以上の板厚圧下を加えて粗バーを得ることによって、仕上圧延後のオーステナイトがより一層細粒化される。
As described above, by using a slab having a relatively thick plate thickness and increasing the reduction amount from the slab thickness to the finished plate thickness, the austenite after finish rolling is made finer than in the first embodiment. The Furthermore, the austenite after finish rolling is further refined by applying a plate thickness reduction of 50% or more by the plate thickness
その結果、この実施形態においては、圧延設備に多大な負荷をかける大圧下圧延を行うことなく、第１の実施形態におけるよりもさらに微細なフェライト組織を有する鋼板を製造することができ、さらに板厚圧下プレス装置による大圧下を施すことでより一層微細なフェライト組織を有する鋼板を製造することができる。 As a result, in this embodiment, a steel sheet having a finer ferrite structure than that in the first embodiment can be manufactured without performing large-pressure rolling that places a great load on the rolling equipment. A steel sheet having a finer ferrite structure can be produced by applying a large reduction with a thick reduction press.
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態として、前述の第２の実施形態におけるよりもさらに一層微細なフェライト組織を有する鋼板が製造される場合について述べる。すなわち、第２の実施形態における粗圧延工程と仕上圧延工程の間で、粗バーに対して急速冷却・急速加熱をする変態・逆変態処理を施すことにより、仕上圧延後のオーステナイトをより一層細粒化するようにしたものである。
(Third embodiment)
As a third embodiment of the present invention, a case where a steel plate having a finer ferrite structure than that in the second embodiment is manufactured will be described. That is, between the rough rolling process and the finish rolling process in the second embodiment, the rough bar is subjected to transformation / reverse transformation treatment for rapid cooling and rapid heating to further refine the austenite after the finish rolling. It is intended to be granulated.
この実施形態においても、図３に示す熱延鋼板の製造設備あるいは図４に示す熱延鋼板の製造設備を用いる。そして、連続鋳造後の熱間スラブ３は、約９０〜３００ｍｍの板厚であり、連続鋳造装置１から直送されるか、または加熱炉２にて再加熱される。
Also in this embodiment, the hot-rolled steel plate manufacturing equipment shown in FIG. 3 or the hot-rolled steel plate manufacturing equipment shown in FIG. 4 is used. The hot slab 3 after continuous casting has a thickness of about 90 to 300 mm, and is sent directly from the
以下に、図３あるいは図４に示す熱延鋼板の製造設備を用いて、より一層微細なフェライト組織を有する鋼板を製造する手順を述べる。 Hereinafter, a procedure for manufacturing a steel sheet having a finer ferrite structure using the hot-rolled steel sheet manufacturing equipment shown in FIG. 3 or 4 will be described.
（３．１）まず、鋳造後、直送または加熱炉２にて再加熱された熱間スラブ３を、Ａｒ3変態点以上の温度（通常は１１００〜１２５０℃）において、粗圧延機４により１パスまたは複数パスの板厚方向の圧下を加えて、板厚が３０〜５０ｍｍ程度の粗バーとする（粗圧延工程）。
なお、図４に示した製造設備を用いる場合には、粗圧延機４により熱間スラブ３を所定の板厚まで圧延した後、さらに板厚圧下プレス装置１２により圧下率５０％以上の板厚圧下を加えて、板厚３０〜５０ｍｍ程度の粗バーとする。
(3.1) First, a hot slab 3 directly cast or reheated in a
In the case of using the manufacturing equipment shown in FIG. 4, after the hot slab 3 is rolled to a predetermined thickness by the rough rolling mill 4, the sheet thickness is reduced by 50% or more by the sheet thickness
（３．２）次に、第１急速冷却装置５を用いて、直ちに粗バーをＡｒ3変態点以上の温度からＡｅ1変態点以下の温度に急速冷却して、フェライト−パーライト変態を完了させる（第１急速冷却工程）。
ここで、フェライト−パーライト変態を完了させるのは、逆変態によるオーステナイト化の初期に残留オーステナイト組織があると、新たなオーステナイトの核生成が行われにくいためである。さらに、冷却速度が速いほど、変態析出核の数が多くなり、また粒成長も防げるため、１５℃／秒を超える冷却速度で急速冷却することが望ましい。また、特に上限は設けないが、冷却速度は大きいほど好ましい。この冷却までの時間は、長過ぎるとオーステナイトが粗大化してしまうため粗圧延直後に行うことが好ましい。具体的には粗圧延後１０秒以内に冷却開始することが望ましい。これによって、微細組織を有する粗バーを得ることができる。
(3.2) Next, using the first
Here, the reason why the ferrite-pearlite transformation is completed is that, if there is a retained austenite structure in the early stage of austenitization by reverse transformation, it is difficult to nucleate new austenite. Furthermore, since the number of transformation precipitation nuclei increases as the cooling rate increases, and grain growth can be prevented, it is desirable to rapidly cool at a cooling rate exceeding 15 ° C./second. Moreover, although there is no upper limit in particular, the larger the cooling rate, the better. If the time until this cooling is too long, austenite becomes coarse, so it is preferable to carry out immediately after rough rolling. Specifically, it is desirable to start cooling within 10 seconds after rough rolling. As a result, a coarse bar having a fine structure can be obtained.
（３．３）次に、急速加熱装置６装置を用いて、粗バーを８０℃／秒以上の昇温速度でＡｃ3変態点以上に加熱して、オーステナイトへの逆変態を誘起させる（急速加熱工程）。
これにより、逆変態細粒オーステナイト組織が得られる。なお、この急速加熱は、仕上圧延の直前に行うのが好ましい。仕上圧延までの時間が長くなると、逆変態により生じた細粒オーステナイト組織が粒成長により粗大化してしまうためである。具体的には、逆変態後（急速加熱終了後）１０秒以内に仕上圧延を開始することが望ましい。また、急速加熱終了温度は（Ａｃ3変態点＋５０℃）以下が好ましい。高温で保持する時間が長くなると、逆変態により生じた細粒オーステナイト組織が粒成長により粗大化してしまうためである。これによって、仕上圧延前のオーステナイト組織を細粒化させることができ、それに応じて仕上圧延後のオーステナイト組織も細粒化する。
(3.3) Next, using the
Thereby, a reverse transformation fine grain austenite structure is obtained. The rapid heating is preferably performed immediately before finish rolling. This is because if the time until finish rolling becomes longer, the fine-grained austenite structure generated by reverse transformation becomes coarse due to grain growth. Specifically, it is desirable to start finish rolling within 10 seconds after reverse transformation (after completion of rapid heating). The rapid heating end temperature is preferably (Ac 3 transformation point + 50 ° C.) or less. This is because if the time for holding at high temperature becomes longer, the fine-grained austenite structure produced by the reverse transformation becomes coarse due to grain growth. Thereby, the austenite structure before finish rolling can be refined, and the austenite structure after finish rolling is also refined accordingly.
（３．４）次に、粗バーに、Ａｒ3変態点以上の温度において、仕上圧延機７により１パスまたは複数パスの板厚方向の圧下を加えて、所定の板厚の鋼板へ仕上圧延する（仕上圧延工程）。 (3.4) Next, the rough bar is subjected to one-pass or multiple-pass reduction in the plate thickness direction at a temperature equal to or higher than the Ar 3 transformation point, and finish-rolled to a steel plate having a predetermined plate thickness. (Finish rolling process).
（３．５）次に、仕上圧延機７で仕上圧延された鋼板に対して、仕上圧延機７出側に位置する第２急速冷却装置８にて、仕上圧延終了後０．４秒以内に冷却を開始し、７００℃／秒以上の冷却速度で、（Ａｅ3変態点−２００℃）以下の温度へ冷却する（第２急速冷却工程）。
(3.5) Next, with respect to the steel sheet finish-rolled by the finish rolling mill 7, within the second
（３．６）最後に、第２急速冷却装置８で急速冷却された鋼板について、冷却装置９にて所定の巻取り温度となるように調整冷却を行い、コイラー１０にて巻取る（巻取り工程）。
なお、冷却装置９による調整冷却は必ずしも必要ではなく、第２急速冷却装置８単独で材質造り込み上に必要な所定温度への冷却が可能である場合には、急速冷却装置８での冷却後に直接巻取ってもよい。
(3.6) Finally, the steel sheet rapidly cooled by the second
It should be noted that the adjustment cooling by the
上記のようにして、粗バーに対して変態・逆変態処理を施すことによって、仕上圧延後のオーステナイトが第２の実施形態におけるよりも一層細粒化される。 As described above, by performing transformation / reverse transformation treatment on the coarse bar, the austenite after the finish rolling is made finer than in the second embodiment.
その結果、この実施形態においては、圧延設備に多大な負荷をかける大圧下圧延を行うことなく、第２の実施形態におけるよりもさらに一層微細なフェライト組織を有する鋼板を製造することができ、さらに板厚圧下プレス装置による大圧下を施すことでより一層微細なフェライト組織を有する鋼板を製造することができる。 As a result, in this embodiment, it is possible to produce a steel sheet having a much finer ferrite structure than in the second embodiment, without performing large-pressure rolling that places a great load on the rolling equipment, A steel plate having a finer ferrite structure can be produced by applying a large reduction by a plate thickness reduction press.
なお、連続鋳造後のスラブ３の厚さが約５０ｍｍ以下の薄スラブを用い、前記（３．２）から開始することもできる。その場合でも、本実施形態の変態・逆変態処理による細粒化効果が得られ、第１の実施形態におけるよりも微細なフェライト組織を有する鋼板を製造することができる。 In addition, it can also start from said (3.2) using the thin slab whose thickness of the slab 3 after continuous casting is about 50 mm or less. Even in such a case, the effect of refining by the transformation / reverse transformation treatment of the present embodiment can be obtained, and a steel sheet having a finer ferrite structure than that of the first embodiment can be manufactured.
なお、本発明の鋼板の製造方法に供する鋼の成分については、特に限定されるものではないが、Ｃは、主に熱延鋼板の強度を確保するために必要な元素であり、またその含有量が少ないと結晶粒微細化効果を得にくくなる。従って、Ｃは０．０６ｍａｓｓ％以上含有することが好ましい。一方、Ｃが０．２５ｍａｓｓ％を超えると、鋼材の靭性、加工性および溶接性を劣化させるため、０．２５ｍａｓｓ％以下とすることが好ましい。その他の元素については、本発明の効果を妨げない限り、通常の炭素鋼に含有される範囲で添加することができる。なお、Ｐ、Ｓ、Ｎ等の不可避的不純物については、低い方が好ましいが、通常の高強度鋼板の範囲内であれば含まれていてもよい。 In addition, although it does not specifically limit about the component of the steel used for the manufacturing method of the steel plate of this invention, C is an element required in order to mainly ensure the intensity | strength of a hot-rolled steel plate, and its containing When the amount is small, it is difficult to obtain the effect of crystal grain refinement. Therefore, C is preferably contained in an amount of 0.06 mass% or more. On the other hand, when C exceeds 0.25 mass%, the toughness, workability, and weldability of the steel material are deteriorated. Therefore, the C content is preferably 0.25 mass% or less. Other elements can be added as long as they do not interfere with the effects of the present invention as long as they are contained in ordinary carbon steel. In addition, inevitable impurities such as P, S, and N are preferably low, but may be included as long as they are within the range of a normal high-strength steel sheet.
本発明の実施例を以下に述べる。 Examples of the present invention are described below.
化学成分としてｍａｓｓ％で、Ｃ：０．１４％、Ｓｉ：０．０２％、Ｍｎ：０．６４％、Ｐ：０．０１８％、Ｓ：０．００５％、ｓｏｌ．Ａｌ：０．０３６％、Ｎ：０．００５％を含有する鋼を溶製した。この鋼を用いて、以下の製造条件でスラブから鋼板を製造した。なお、この鋼のＡｅ3変態点は８７５℃、Ａｅ1温度は７２３℃であった。 The chemical component is mass%, C: 0.14%, Si: 0.02%, Mn: 0.64%, P: 0.018%, S: 0.005%, sol. A steel containing Al: 0.036% and N: 0.005% was melted. Using this steel, a steel plate was manufactured from a slab under the following manufacturing conditions. The steel had an Ae 3 transformation point of 875 ° C. and an Ae 1 temperature of 723 ° C.
参考例１は、前述の第１の実施形態に基づくものであり、図２に示す熱延鋼板の製造設備を用いて、厚さ３０ｍｍのスラブ３を仕上圧延機７にてＡｒ３変態点以上で仕上板厚２ｍｍまで圧延し、仕上圧延終了直後０．４秒で急速冷却装置８による冷却を開始し、９００℃／秒の冷却速度にて６３０℃まで急速冷却を行い、コイラー１０で巻取った。
Reference Example 1 is based on the first embodiment described above. Using the hot-rolled steel sheet manufacturing facility shown in FIG. 2, a slab 3 having a thickness of 30 mm is processed at an Ar 3 transformation point or higher by a finishing mill 7. Then, the sheet is rolled to a finishing plate thickness of 2 mm, and cooling is started by the
参考例２は、前述の第２の実施形態に基づくものであり、図３に示す熱延鋼板の製造設備を用いて、厚さ２５０ｍｍのスラブ３を加熱炉２にて１２００℃に加熱し、粗圧延機４で７パスの圧下を加えて板厚３０ｍｍの粗バーとした後、この粗バーを仕上圧延機７にてＡｒ３変態点以上で仕上板厚２ｍｍまで圧延し、仕上圧延終了直後０．４秒で急速冷却装置８による冷却を開始し、９００℃／秒の冷却速度にて６３０℃まで急速冷却を行い、コイラー１０で巻取った。
Reference Example 2 is based on the second embodiment described above, and the slab 3 having a thickness of 250 mm is heated to 1200 ° C. in the
参考例３は、前述の第２の実施形態に基づくものであり、図４に示す熱延鋼板の製造設備を用いて、厚さ２５０ｍｍのスラブ３を加熱炉２にて１２００℃に加熱し、粗圧延機４で５パスの圧下を加えて板厚１００ｍｍまで圧延し、さらに板厚圧下プレス装置１２にて１回あたりの圧下率が７０％の圧下を加えて板厚３０ｍｍの粗バーとした後、この粗バーを仕上圧延機７にてＡｒ３変態点以上で仕上板厚２ｍｍまで圧延し、仕上圧延終了直後０．４秒で急速冷却装置８による冷却を開始し、９００℃／秒の冷却速度にて６２８℃まで急速冷却を行い、コイラー１０で巻取った。
Reference Example 3 is based on the second embodiment described above, and the slab 3 having a thickness of 250 mm is heated to 1200 ° C. in the
本発明例４は、前述の第３の実施形態に基づくものであり、図３に示す熱延鋼板の製造設備を用いて、厚さ２５０ｍｍのスラブ３を加熱炉２にて１２００℃に加熱し、粗圧延機４で７パスの圧下を加えて板厚３０ｍｍの粗バーとした後、１０００℃の粗バーを第１急速冷却装置５により２０℃／秒の冷却速度にて６５０℃まで急速冷却しフェライト−パーライト変態を完了させ、急速加熱装置６により８０℃／秒の昇温速度にて９００℃まで急速加熱を行って逆変態を生じさせて、仕上圧延機７にて仕上板厚２ｍｍまで圧延し、仕上圧延終了直後０．３秒で第２急速冷却装置８による冷却を開始し、７００℃／秒の冷却速度にて６２６℃まで急速冷却を行い、コイラー１０で巻取った。
Invention Example 4 is based on the above-described third embodiment, and the slab 3 having a thickness of 250 mm is heated to 1200 ° C. in the
本発明例５は、前述の第３の実施形態に基づくものであり、図４に示す熱延鋼板の製造設備を用いて、厚さ２５０ｍｍのスラブ３を加熱炉２にて１２００℃に加熱し、粗圧延機４で５パスの圧下を加えて板厚１００ｍｍまで圧延し、さらに板厚圧下プレス装置１２にて１回あたりの圧下率が７０％の圧下を加えて板厚３０ｍｍの粗バーとし、粗圧延終了後５秒で第１急速冷却装置５による粗バーの冷却を開始して、１０５０℃の粗バーを１５℃／秒の冷却速度にて６１０℃まで急速冷却しフェライト−パーライト変態を完了させ、急速加熱装置６により９０℃／秒の昇温速度にて８８０℃まで急速加熱を行って逆変態を生じさせて、仕上圧延機７にて仕上板厚２ｍｍまで圧延し、仕上圧延終了直後０．４秒で第２急速冷却装置８による冷却を開始し、８００℃／秒の冷却速度にて６２５℃まで急速冷却を行い、コイラー１０で巻取った。
Invention Example 5 is based on the third embodiment described above, and the slab 3 having a thickness of 250 mm is heated to 1200 ° C. in the
これに対して、比較例１として、仕上圧延後の冷却速度を３００℃／秒とした。他は参考例１と同じ条件である。 On the other hand, as Comparative Example 1, the cooling rate after finish rolling was set to 300 ° C./second. Other conditions are the same as in Reference Example 1 .
比較例２として、仕上圧延終了直後２秒で急速冷却装置８による冷却を開始した。他は参考例１と同じ条件である。
As Comparative Example 2, cooling by the
比較例３として、圧延後の急速冷却装置８による冷却の停止温度を８５０℃とした。他は参考例１と同じ条件である。
As Comparative Example 3, the cooling stop temperature by the
以上の条件によって製造した鋼板において、ＡＳＴＭ切断法により評価した結晶粒の平均粒径は以下の如くであった。 In the steel sheet manufactured under the above conditions, the average grain size of the crystal grains evaluated by the ASTM cutting method was as follows.
参考例１では平均粒径が２．５μｍと微細なフェライト組織が得られた。また、参考例２では平均粒径が１．９μｍ、参考例３では平均粒径が１．８μｍとより微細なフェライト組織が得られた。そして、本発明例４では平均粒径が１．５μｍ、本発明例５では平均粒径が１．４μｍとより一層微細なフェライト組織が得られた。 In Reference Example 1 , a fine ferrite structure with an average particle diameter of 2.5 μm was obtained. The average particle size in Reference Example 2 is 1.9 .mu.m, the mean particle size in Reference Example 3 was obtained finer ferrite and 1.8 .mu.m. In Example 4 of the present invention, an average particle size of 1.5 μm was obtained, and in Example 5 of the present invention, an average particle size of 1.4 μm was obtained.
このように、参考例１〜３、本発明例４、５ではいずれも最終フェライト粒径が３μｍ以下となる微細フェライト組織を有する鋼板を提供可能である。 Thus, in Reference Examples 1 to 3 and Invention Examples 4 and 5 , it is possible to provide a steel sheet having a fine ferrite structure in which the final ferrite particle size is 3 μm or less.
そして、参考例２、３と本発明例４、５におけるように、スラブ厚から仕上板厚までの圧下量を大きくすることによって、最終フェライト粒径をより微細化することが可能となる。つまり、薄スラブを直接仕上圧延する参考例１よりも、スラブを仕上圧延前に粗圧延を実施する参考例２、３と本発明例４、５の方が最終フェライト粒径を微細化することが可能となる。
Then, as in Reference Examples 2 and 3 and Invention Examples 4 and 5 , the final ferrite particle size can be further refined by increasing the reduction amount from the slab thickness to the finished plate thickness. That is, the
さらに、本発明例４、本発明例５におけるように、仕上圧延工程に先立ち、急速冷却・急速加熱をする変態・逆変態処理工程を追加することにより、最終フェライト粒径を一層微細化することが可能となる。 Further, as in Invention Example 4 and Invention Example 5, prior to the finish rolling process, the final ferrite grain size can be further refined by adding a transformation / reverse transformation treatment step for rapid cooling and rapid heating. Is possible.
また、参考例３、本発明例５におけるように、仕上圧延工程に先立つ粗圧延工程において、噛み込み限界がなく任意の大歪加工が可能な板厚圧下プレス装置を用いることにより、粗圧延機のみを用いる場合に比べて、最終フェライト粒径をより微細化することも可能となる。 Further, as in Reference Example 3 and Invention Example 5, in the rough rolling step preceding the finish rolling step, a rough rolling mill is used by using a plate thickness reduction press device that has no biting limit and can perform arbitrary large strain processing. Compared with the case of using only the final ferrite, the final ferrite grain size can be further refined.
これに対して、比較例１では、仕上圧延後の急速冷却における冷却速度が、本発明で規定する冷却速度（７００℃／秒以上）に比べて３００℃／秒と遅かったことから、再結晶、回復の抑制が十分でなくフェライト変態が十分促進されなかったため、平均フェライト粒径が４．５μｍであった。 On the other hand, in Comparative Example 1, the cooling rate in rapid cooling after finish rolling was 300 ° C./second slower than the cooling rate (700 ° C./second or more) defined in the present invention. Further, since the suppression of recovery was not sufficient and the ferrite transformation was not sufficiently promoted, the average ferrite particle size was 4.5 μm.
また、比較例２では、仕上圧延終了から急速冷却開始までの時間が、本発明で規定する時間（０．４秒以内）に比べて２秒と長かったことから、再結晶、回復の抑制が十分でなくフェライト変態が十分促進されなかったため、平均フェライト粒径が４．４μｍであった。 Further, in Comparative Example 2, the time from the finish rolling to the start of rapid cooling was 2 seconds longer than the time defined within the present invention (within 0.4 seconds), so recrystallization and recovery were suppressed. Since the ferrite transformation was not sufficiently promoted, the average ferrite particle size was 4.4 μm.
また、比較例３では、仕上圧延後の急速冷却における冷却停止温度が、本発明で規定する冷却停止温度（（Ａｅ3変態点−２００℃）以下）に比べて８５０℃と高かったことから、急速冷却によるフェライト変態促進が十分でなく、平均フェライト粒径が５．５μｍであった。 In Comparative Example 3, the cooling stop temperature in the rapid cooling after finish rolling was as high as 850 ° C. compared to the cooling stop temperature defined in the present invention ((Ae 3 transformation point −200 ° C.) or lower). The ferrite transformation was not sufficiently accelerated by rapid cooling, and the average ferrite particle size was 5.5 μm.
以上の結果から、本発明の有用性が確認された。 From the above results, the usefulness of the present invention was confirmed.
１ 連続鋳造装置
２ 加熱炉
３ スラブ
４ 粗圧延機
５ 急速冷却装置（第１急速冷却装置）
６ 急速加熱装置
７ 仕上圧延機
８ 急速冷却装置（第２急速冷却装置）
９ 冷却装置
１０ コイラー
１１ａ、１１ｂ 温度計
１２ 板厚圧下プレス装置
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6 Rapid heating device 7
9 Cooling
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